有桿泵舉升模擬試驗方法研究

李 彪

（遼河油田 鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦124010）

有桿泵采油是一種傳統的采油方法，它在油田生產中占主導地位。但抽油泵的物理模擬試驗評價手段依然缺乏，在一定程度上阻礙了舉升工具的發展進程。遼河油田于2009年研制了一套“多功能有桿泵舉升模擬試驗系統”，為油田舉升工藝及舉升設備研發提供中間試驗手段，通過測試泵效、描繪被試驗抽油泵示功圖，摸索泵效影響因素，達到提高抽油泵性能、縮短研發周期、提高生產效率的目的。

1 試驗系統功能和技術指標

多功能有桿泵舉升模擬試驗系統如圖1，可試驗的抽油泵泵徑為?32～?140mm，覆蓋了目前油田現場所使用的抽油泵系列。具體試驗參數及技術指標如下：

泵筒傾角 0～90°（10°／級，分級可調）

最大沖程 5m，無級可調

最高沖次 6min－1，連續可調

試驗介質溫度 室溫～90℃

泵吸入沉沒壓力 0～3MPa

泵出口壓力 0～15MPa

懸點載荷 ≤120kN

瞬時最大流量 ≤500m3／d

加氣量 ≤1m3／min

含砂量 ≤3%（體積比）

圖1 多功能有桿泵舉升模擬試驗系統原理

2 試驗研究方法與結果分析

2.1 常規試驗與結果分析

選取?57mm和?120mm 2種抽油泵進行常規試驗，試驗介質為清水。為了使試驗具有可比性，控制介質溫度、入口壓力和出口壓力等參數基本相同。考慮到水平井應用時，抽油桿容易與油管摩擦而導致抽油桿產生橫向載荷，進行了傾角試驗。試驗數據對比如表1所示。

表1 常規試驗泵效對比

由試驗數據可以看出：同一泵型、其他參數不變時，傾角越大（與地面）泵效越高；效率方面，小直徑抽油泵要大于大直徑抽油泵。另外，本次試驗中沖程沖次組合方面，?57mm泵型沖程5m、沖次4 min－1與沖程3m、沖次6min－1泵效接近，泵效未見明顯變化。

2.2 含氣試驗方法與結果分析

利用氣液混合器將空氣與清水混合，進行含氣試驗［1］。泵型選取?44mm防氣泵，加氣量分別為30m3／h與35m3／h，傾角選取60°（與地面），沖程沖次組合選取沖程3m、沖次2min－1與沖程3m、沖次4min－1，試驗數據如表2～3，示功圖如圖2。

比較試驗結果可以看出：介質含氣后，泵效遠低于不含氣介質情況；當含氣量增加時，泵效隨之降低，沖次提高后，泵效降低［2］，在試驗中未出現氣鎖情況；氣井有桿泵舉升時，應提高沖程，降低沖次。

表2 沖次2min－1時加氣試驗數據

圖2 沖次2min－1時加氣試驗示功圖

表3 沖次4min－1時加氣試驗數據

圖3 沖次4min－1時加氣試驗示功圖

2.3 加砂試驗方法與結果分析

進行含砂介質試驗時，利用攪拌器將石英砂、胍膠與清水混合，介質黏度2 000mPa·s，加砂量按照體積比3%進行試驗［3］。泵型選取?44mm防砂泵，傾角選取30°（與地面），選取沖程3m、沖次2 min－1和沖程3m、沖次3min－1［4］。試驗數據如表4～5，示功圖如圖4～5。

比較試驗結果可以看出：介質含砂后，泵效遠低于不含砂介質情況，但均未出現砂卡情況。含砂量相同時，低沖次泵效高于高沖次，現場應用中，出砂井可考慮降低沖次以提高機采效率。4 2min

表 沖次 －1時含砂試驗數據

圖4 沖次2min－1時含砂試驗示功圖

表5 沖次3min－1時含砂試驗數據

圖5 沖次3min－1時含砂試驗示功圖

3 結論

1） 抽油泵傾角越小（與地面），排量系數越小。實際生產中，應結合井況，盡量減小抽油泵傾角。

2） 在相同泵筒傾角下，小泵徑抽油泵排量系數大于大直徑抽油泵，在適用生產需求的條件下，應優先選用小直徑抽油泵。

3） 在含氣條件下，由于氣體影響了抽油泵的充滿程度和上下沖程的流動狀態，故抽油泵的排量系數比常規試驗要低。含氣量越大，排量系數越低。

4） 利用含砂介質進行試驗時，泵效明顯降低。在相同加砂量條件下，沖次越低，排量系數越大。

［1］ 林 盛，羅延生，方華燦.氣液兩相流流壓抽油泵模擬試驗裝置設計［J］.石油機械，1999，27（4）：9.

［2］ 辜志宏，彭慧琴，耿會英.氣體對抽油泵泵效的影響及決策［J］.石油機械，2006，34（2）：65.